[첨단 헬로티]

산업용 센서·제어기기 전문기업 오토닉스가 최근 출시한 UV레이저 마킹기 ‘ALU 시리즈’와 3D화이버 레이저 마킹기 ‘ALF-3D’를 필두로 오토닉스만의 고객 맞춤형 ‘Automarker’ 종합 솔루션을 제공한다.

레이저 마킹기란, 금속 혹은 비금속에 글자나 기호, 무늬, 바코드 등을 새기는 기기를 말한다. 현재 레이저 마킹기는 반도체, 휴대폰, 자동차, 플라스틱 가공 및 금속 산업 등 다양한 산업에서 제품의 시리얼 번호나 회사명, 유통기한, 바코드 등을 마킹하는데적용될 뿐 아니라, 출력에 따라 절단, 홀 가공, 용접, 열처리, 클리닝 등의 작업도 가능해 다양한 산업에 폭 넓게 적용되고 있다.

레이저 마킹 시스템은 레이저 매질, 빔 파장, 출력 방식, 출력 세기에 따라 나눌 수 있으며, 이러한 특성을 고려하여 가공 목적에 적합하게 레이저를 구분해 사용한다. 특히 산업 전반에서 마킹용 레이저로서 폭 넓게 보급되어 있는 마킹기는 세 가지 종류로 구분되는데 기체로 전기 스파크를 발생시켜 레이저 입자를 생성하는 CO2 레이저와 유리 섬유로 레이저 입자를 생성하는 Fiber 레이저(2D/3D), 그리고 높은 흡수율로 열 손상을 최소화하며 극소 마킹과 고품질 마킹을 구현하는 DPS 레이저(Diode Pumped Solid State Laser, 특히 UV 레이저)가 대표적이다.

오토닉스는 이러한 작업 환경과 트렌드의 변화에 일찍이 대비하여 1995년부터 레이저 마킹기의 개발부터 생산, 그리고 판매를 진행해왔다. 레이저 마킹기에 대한 사업을 출범한 후 오토닉스는 꾸준한 연구개발과 독자적인 기술, 그리고 고객을 향한 맞춤형 레이저 솔루션 제공으로 업계의 신뢰를 쌓아온 것으로 알려졌다.

▲ 오토닉스의 종합 레이저 마킹 시스템

오토닉스의 UV 레이저 마킹기

오토닉스가 이번에 출시한 UV 레이저 마킹기인 ‘ALU 시리즈’는 YVO₄₄의 고품질 기반 다이오드 펌프 솔리드 스테이트(DPSS) 레이저를 장착하여 금속과 비금속류에 마킹 및 절단이 가능한 제품이다. 특히, 높은 흡수율 구현으로 제품에 가해지는 열 손상을 최소화(Cold Marking)하며 미세선 폭 구현으로 극소 마킹 및 가독성 높은 고품질 마킹을 구현한다.

DPSS를 장착한 UV NANO 레이저의 경우, 기존의 가시광선 영역의 레이저 및 적외선 영역의 레이저들과는 다르게 자외선 영역에서 매우 낮은 광의 파장 스펙을 가지고 있는 것으로 알려졌다. 해당 레이저가 짧은 광의 파장으로 생겨나는 장점은 세 가지로 다음과 같다.

▲ 레이저 마킹기 광 분포도

1. 파장이 짧을수록 열 영향 감소

광의 파장이 짧은 UV NANO 레이저의 가장 큰 장점은 가공 자재의 열 손상을 감소화하여 기계적 가공성을 우수한 수준으로 끌어올릴 수 있다는 것이다. 해당 레이저의 경우 파장별 레이저 분포 항목에서 Green(532nm) 및 IR(1064nm) 레이저보다 약 1/2에서 1/3 수준으로 광의 파장이 짧기 때문에 동일 시간에 소재에 가해지는 열의 영향은 감소한다. 이는, 가공 시 자재의 열 손상을 통한 변형이 IR 및 Green 레이저보다 작다는 것을 의미한다.

▲ 열 손상 최소화로 고품질의 선명한 레이저 마킹이 가능하다. UV레이저(좌)와 일반 레이저.

2. 낮은 반사율과 높아진 흡수율

또한, 일반적으로 레이저는 흡수율과 반사율이 반비례하기 때문에 파장이 짧을수록 반사율이 현저하게 낮아진다. 때문에 해당 UV레이저(355nm)의 경우 IR Fiber와 Green이 가진 파장에 비해 흡수율은 높아지며 반사율은 낮아지는 효과를 경험할 수 있다. 해당 기술 구현이 가능하기 때문에, 제품에 가해지는 열 손상을 최소화하고 고품질의 부드럽고 선명한 마킹을 실현할 수 있다.

3. 작은 빔 사이즈 구현

레이저 광의 파장이 짧을수록 커지는 또 다른 장점으로는 작은 빔 사이즈 구현이 가능하다는 특징이 있다. 해당 특징은 레이저를 통한 소재 가공 시 집속할 수 있는 레이저 빔의 사이즈를 작게 구현 가능케하며 미세 선폭 구현에 유리하다. UV 레이저 ‘ALU 시리즈’는 355nm의 발진 파장과 2W/4W/6W/12W/15W의 출력을 지원한다.

3D 화이버 레이저 마킹기

한편, UV 레이저인 ‘ALU 시리즈’와 더불어 함께 출시한 ‘ALF-3D’ 레이저 마킹기의 경우에는 기존의 Fiber 레이저 마킹기(2D)보다 우수한 제품 성능과 3D 제어로 경사면, 단차, 곡면에도 마킹이 가능한 다이오드 펌프 펄스 화이버 레이저를 장착했다는 것이 가장 큰 특징 중 하나다.

▲ 미세선폭 구현으로 0.3mm의 극소마킹에도 탁월한 품질을 선보인다 (우측의 일반레이저는 마킹이

작아질수록 글자가 뭉개지는 것을 확인할 수 있다). UV 레이저 마킹(좌)와 일반 레이저.

Optical Fiber

이 제품은 Optical Fiber를 활용하여 빛의 펌핑부터 레이저 출력까지 전 과정이 화이버 케이블 내부에서 이루어지도록 설계된 신개념 레이저 마킹기 시스템이다. 해당 특징으로 인해 빔(광학계)의 정렬이 불필요할 뿐만 아니라, 레이저 다이오드 수명 구현으로 반영구적(10만 시간 이상) 수명과 탁월한 내구성을 실현했다는 것이 장점으로 꼽힌다.

단차, 경사면 및 곡면 마킹

또한, 3D 마킹이 가능하게 됨에 따라, 기존 평면 마킹의 한계를 벗어나 3차원 입체면인 굴곡 또는 단차 마킹을 실현할 수 있게 됐다. 물체의 서로 다른 높이 혹은 단차를 가진 제품 마킹 시 존재했던 기존의 번거로운 조작을 X, Y, Z의 3축 스테핑 모터 제어를 통하여 왜곡현상이 없는 고품질의 레이저 마킹을 실현할 수 있게 됐다는 점이 다른 마킹기와는 차별점을 보이는 부분이라고 할 수 있다.

화이버 2D/3D 모델 모두 1064nm 의 발진 파장과 20W에서 200W의 출력을 지원한다. 해당 제품은 약 10만 시간 이상의 레이저 다이오드 수명으로 뛰어난 내구성을 실현하며, 티타늄, PCB, 반도체 합금강, 알루미늄 등 금속 및 알루미늄 재질에 마킹이 가능해 핸드폰 외장, 플라스틱 사출물 등의 제품에 주로 적용된다.

콤팩트한 CO2 레이저 마킹기

오토닉스의 CO2 레이저 마킹기 ‘ALC 시리즈’는 10.6±±0.1nm의 파장과 10W에서 70W의 출력을 제공하는 제품으로, 동급 출력 모델 중 초소형 사이즈를 실현해 설치 공간의 제약을 최소화했다. 해당 제품은 종이, 나무, 필름, 유리, 고무 등의 각종 비금속 재질에 마킹이 가능해 단추 마킹, 가죽 패턴 등을 마킹하는 데 주로 적용된다.

3축 제어 방식과 이동 마킹 MOF로 탁월한 마킹 성능 제공

이러한 오토닉스 레이저 마킹기의 또 다른 공통 특징 중 하나는 바로 3축 제어 방식을 지원한다는 것이다. 3축 제어 방식이란 X, Y, Z축의 3축 제어를 통하여 단차가 있는 제품 마킹 시, 높이 값을 자동으로 제어할 수 있는 방식을 말한다. 이로써 사용자가 여러 번 조작해야 하는 번거로움 없이 한 번에 마킹할 수 있어 다양한 현장에 적용되고 있다.

효과적인 이동마킹 MOF(Marking on the Fly)를 지원하기 때문에, 컨베이어 벨트와 같은 연속 제조 공정에서도 오토닉스의 레이저 마킹기는 움직이는 애플리케이션에 정확한 마킹을 가능하게 한다.

▲ 연속 제조 공정에서 적용되는 Marking On the Fly

고객 맞춤형 커스터 마이징으로 확장성 강화 및 종합 솔루션 제공

오토닉스의 모든 레이저 마킹기는 고객의 요청과 사양에 맞춤형 제작 및 판매가 가능하다. 이 중에서도 각각의 레이저들은 듀얼 헤드를 장착할 수 있으며, 듀얼 마킹은 작업시간 단축 및 사용자의 편의성 향상 비용 절감은 물론, 공간 절약까지 가능하게 한다. 오토닉스 레이저의 추가 헤드 구성은 최대 4대까지인 것으로 알려졌다.

뿐만 아니라, 고객 현장과 마킹 재질에 걸맞는 다양한 레이저 출력의 설정, 현장 컨베이어 벨트 등 이동 공정의 속도에 따른 MOF 속도 설정, 2D 레이저의 3D화 등 고객이 원하는 스펙과 제품으로 얼마든지 맞추어 설계가 가능하다는 것이 오토닉스 레이저 마킹 시스템이 가진 종합 솔루션의 가장 큰 장점이라고 할 수 있다.